膝上截肢假体植入界面的应力分析

摘要

目的:对膝上截肢假体植入后的骨-假体界面不同的骨整合状态进行有限元模拟,分析界面的应力变化,以判断临床中假体是否松动。方法:依据一名健康男性志愿者的CT二维影像扫描数据,采用Mimics软件建立三维逆向截肢后股骨模型,使用SolidWorks软件建立假体模型。将装配好的模型导入Abaqus软件,将骨-假体界面分为7个区域,模拟计算不同区域未骨整合时(开裂)的界面应力。结果:当骨-假体界面存在未骨整合区域时,压应力最大增大172%,剪应力最大增大230%,且未骨整合区域与骨整合区域交界处出现应力集中的现象。结论:膝上截肢假体植入界面未骨整合时会显著增大界面的压应力和剪应力,界面局部应力过大可引起界面开裂,进一步演化可导致假体植入失效。